氟磺胺草醚的生物测定方法研究

2011-04-10高世杰韩玉军蒋凌雪

东北农业大学学报 2011年7期

高世杰，韩玉军，蒋凌雪，陶波*

（1.东北农业大学农学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江尖山农场，黑龙江嫩江 161444）

氟磺胺草醚［（Fomesafen），化学名称 5－（2－氯－4－三氟甲基苯氧基）－N－甲磺酰－2－硝基苯甲酰胺］是1977年英国ICI Plant Protection Division公司开发的一种高度选择性的大豆苗后除草剂。它能被杂草根叶吸收，使其迅速枯黄死亡，有效地防除大豆田阔叶杂草，并对大豆安全，是当前我国大豆田中防治阔叶杂草的主要品种。随着大豆种植面积的扩大，氟磺胺草醚的应用面积逐年扩大。特别是近几年大豆田多年生阔叶杂草抗性增加，以及恶性杂草的增加和天气原因导致氟磺胺草醚的用量急剧增加，使土壤中残留了大量的氟磺胺草醚，不但污染了土壤环境，同时对后茬多种敏感作物造成药害[1-4]，严重影响了农业生产和种植结构的调整。因此，生产当中急需一种快速、有效、准确的测定方法，确定土壤中氟磺胺草醚的残留浓度及其对后茬敏感作物的影响，为农业生产中氟磺胺草醚的正确使用及合理轮作给予指导。

近年来，生物测定方法以其快速、准确和对象性强等特点逐渐受到农药领域的重视，如在开发新农药、农药毒力和活性测定、农药毒理、农药对环境影响和农药残留测定等方面有着广泛的应用[5]。

目前，在国内外没有氟磺胺草醚生物测定的相关报道。本研究利用氟磺胺草醚对敏感作物的抑制作用，系统的研究了3种敏感作物及其相应的指标在不同条件下与氟磺胺草醚浓度之间的相互关系，建立一种快速检测土壤中氟磺胺草醚残留浓度的方法。

1 材料与方法

1.1 材料

供试植物：玉米（龙单52），向日葵（龙食葵2号），高粱（黑杂34）；

供试药品：25%氟磺胺草醚水剂（大连松辽）。

1.2 生物测定方法的选择

预先采集的土壤经自然风干，去除杂质后待用。挑取饱满、大小均一的作物种子经浸种后催芽，待种子露白后备用。将氟磺胺草醚混入土样中，配制一系列浓度梯度的氟磺胺草醚药土，将不同浓度的药土分别装入营养钵，每钵播种5粒，每处理3次重复，将营养钵放入一定温度、光照的培养箱中培养。

1.2.1 最佳指示植物及指标的选择

玉米采用的氟磺胺草醚毒土浓度分别为0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.5 mg·kg-1，27 ℃培养5 d取样测定株高、鲜重；向日葵、高粱采用的氟磺胺草醚毒土浓度分别为0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg·kg-1，27℃培养9 d开始取样观测。

1.2.2 最佳指示温度和培养时间的选择

在上述方法的基础上，将玉米播种后放置于15、27、35℃的条件下培养，在96、120、144 h连续取样测定株高，选择最佳温度和培养时间。

2 结果与分析

2.1 指示作物与指标的选择

2.1.1 玉米作为指示植物进行生物测定方法的研究由图1可知，在整个浓度梯度内，玉米株高抑制率和鲜重抑制率随着氟磺胺草醚浓度的增加而规律性的增加，株高抑制率随浓度的变化比鲜重抑制率大。整个线性范围内，株高抑制率、鲜重抑制率与氟磺胺草醚浓度之间的回归方程分别为y=19.136x-0.0815、y=31.848x+4.5585，相关系数分别为0.9522、0.8432。株高与氟磺胺草醚浓度的相关性优于鲜重，故而采用株高作为氟磺胺草醚生物测定方法研究的指示指标。

图1 玉米株高、鲜重与氟磺胺草醚浓度间的关系Fig.1 Relationship of plant height and fresh weight of corn with dosages of fomesafen

2.1.2 向日葵作为指示植物进行生物测定方法的研究

由图2可知，以向日葵作为指示植物，27℃培养9 d后测定株高和鲜重。在0.1～1.0 mg·kg-1的浓度梯度内，株高抑制率和鲜重抑制率随着氟磺胺草醚浓度的增加而增加，株高抑制率随浓度的变化比鲜重抑制率大。株高抑制率、鲜重抑制率与氟磺胺草醚浓度之间的回归方程分别为y=107.39x+13.717、y=75.098x+19.824，相关系数分别为 0.9254、0.7901。由相关系数可知，向日葵株高与氟磺胺草醚的相关性较好。

2.1.3 高粱作为指示植物进行生物测定方法的研究

由图3可知，高粱作为指示植物，在0.1～1.0 mg·kg-1整个设计的浓度梯度内，株高抑制率和鲜重抑制率随着氟磺胺草醚浓度的增加而增加。

高粱的株高抑制率、鲜重抑制率与氟磺胺草醚浓度之间回归方程分别为y=85.318x-3.2519、y=68.995x-2.851；相关系数分别为0.8967、0.7366。

可以发现，就高粱作为氟磺胺草醚生物测定的指示植物而言，株高与氟磺胺草醚浓度的相关性优于鲜重。

图2 向日葵株高抑制率、鲜重抑制率与氟磺胺草醚浓度间的关系Fig.2 Relationship of plant height and fresh weight of sunflower with dosages of fomesafen

图3 高粱株高抑制率、鲜重抑制率与氟磺胺草醚浓度间的关系Fig.3 Relationship of plant height and fresh weight of sorghum with dosages of fomesafen

由图1～3相比可知，玉米、向日葵、高粱分别作为指示植物，株高和鲜重作为指示指标进行氟磺胺草醚生物测定方法的研究，株高与氟磺胺草醚的相关性均优于鲜重，其中玉米株高与氟磺胺草醚之间的相关性优于其他作物，故选玉米作为氟磺胺草醚生物测定方法的指示作物。

2.2 生物测定最佳温度的选择

由图4可知，以玉米作为指示植物，不同温度对株高和氟磺胺草醚之间的相关性有所不同，其中27℃时株高抑制率与氟磺胺草醚的相关性最好，其回归方程为：y=47.775x-1.9046，R2=0.9623。在35℃的条件下，由于温度较高，玉米长的较快，尤其对照生长更加迅速，导致抑制率过高，生物测定回归方程为y=34.961x+0.9419，相关系数为0.9356。在整个梯度范围内线性关系。在15℃的温度下，玉米生长相对缓慢，抑制率较低，回归方程为y=43.406x-10.235，相关系数R2=0.9088。因此，以27℃为最佳氟磺胺草醚生物测定温度。

2.3 生物测定最佳培养时间的确定

以玉米作为生物测定的指示植物，株高为指示指标，研究了不同培养时间对株高抑制率与氟磺胺草醚的相关性的影响。由图5可以看出，玉米作为指示植物，在27℃条件下培养120 h，其株高抑制率与氟磺胺草醚浓度之间的相关性最好。回归方程为y=17.884x-0.3161，R2=0.9958。温度过高和过低，都致使株高抑制率与氟磺胺草醚之间的相关系数降低。

2.4 生物测定方法可靠性检验

进行生物测定曲线的可靠性检验。氟磺胺草醚浓度分别为 0.3、0.5、0.7、0.9、1.5 mg·kg-1的处理其株高抑制率分别为（11.39±0.1）%、（16.97±0.06）%、（22.61±0.04）%、（25.77±0.044）%、（42.54±0.03）%，带入回归方程y=17.884x-0.3161，求得氟磺胺草醚浓度分别为（0.32±0.039)、(0.48±0.04)、(0.67±0.042)、(0.82±0.043)、(1.53±0.047)mg·kg-1。最后得知，玉米株高法检测土壤中氟磺胺草醚的浓度，检出率在89.52%～110.27%之间（见表1）。

图4 不同温度培养5 d时玉米株高抑制率与氟磺胺草醚浓度间的关系Fig.4 Relationship of plant height of corn with dosages of fomesafen after 5 d in different temperature

图5 不同培养时间玉米株高抑制率与氟磺胺草醚浓度之间的关系Fig.5 Relationship of plant height of corn with dosages of fomesafen in different days

表1 氟磺胺草醚生物测定方法检验Table 1 Checking for the bioassay method of fomesafen

3 讨论

3.1 指示植物与指标的选择

不同植物对氟磺胺草醚的敏感性差别很大，因此指示植物的选择是生物测定能否成功的关键。在选择生物测定指示植物时，应选择敏感的植物，敏感植物随着除草剂浓度的变化，某种指标会有规律的变化，如黄瓜下胚轴长度和玉米的叶绿素含量会与广灭灵浓度呈负相关，敏感植物的这种变化会明确的指示出除草剂的浓度。

3.2 生物测定方法的优点

玉米株高法能准确测定氟磺胺草醚的活性及残留动态，检测极限达0.1 mg·kg-1，并能直观反映作物受害情况。因此利用此方法，能准确测定土壤中氟磺胺草醚的含量，为农业生产中的换茬及种植结构调整提供了有效的测定手段。此外，与仪器分析相比而言，生物测定方法所需仪器、药品简单、费用低。仪器分析所需要的试剂都是色谱纯的，其价格较高，同时仪器分析也需要专业的操作人员。生物测定与仪器分析相比较，不需要专业人员和价格昂贵的仪器和试剂。